高エネルギーエレクトロンとラジカルによる水中環境汚染物質の分解除去

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11555205
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 研究機関: 群馬大学
• 研究代表者: 佐藤 正之 群馬大学, 工学部, 教授 (70008473)
• 研究分担者: 三浦 雅彦 株式会社 神戸製鋼所, 技術開発本部, 研究員 ; 大嶋 孝之 群馬大学, 工学部, 助手 (30251119)
• キーワード: 水中プラズマ / パルス放電 / 水中放電 / ラジカル / 有機物分解 / 環境浄化 / 高エネルギーエレクトロン / 放電形態

研究概要

水中プラズマによって生成する高エネルギーエレクトロンと各種ラジカルによる、水中微量環境汚染物質の分解除去に関する実験的研究を行った。水中プラズマは、高電圧パルスを水中におかれた針対平板、ならびにその発展した形状として強度な不均一電界を形成する形状の電極に印加し、ストリーマコロナ放電およびスパーク放電を生じさせる。 本研究においては、それら活性種を高いエネルギー効率で発生させるための放電形式と、有機物質の分解除去を目的としている。
本年度においては、水中パルス放電形式として、スロリーマコロナ、スパーク、ならびにスパーク・ストリーマ放電の水中微量フェノールの分解に関する比較検討を行い、三者のそれぞれの特徴を明らかにした。 ストリーマ放電においては、放電炉が長く延び、処理体積が大きいという特徴があるが、電子エネルギーが小さく、フェノールノ分解効果が他に比較して低い。 一方、スパーク放電では発生する紫外線の効果の割合が大きくなり、紫外線は大きなエネルギーを有するため、分解効果は高いが放電炉が短く処理範囲が狭い。 スパーク・ストリーマ放電は、両者の組合わせであり、放電炉を長くとれるとともに、発生する高エネルギーの電子と紫外線を効果的に有機分解に利用することができることがわかった。
以上の実験効果を基に、今後は、さらに電界集中の可能な、放電領域を広く取れる形状の電極システムを試作し、さらなる容積効果ならびにエネルギー効率の向上を図り、水環境浄化の先端的な方法のひとつとすることを目指しさらなる開発を進める。

研究成果

• [文献書誌] Sun,B: "Use of apulsed high-voltagedischage for removal of organic compounds in aqueous solution"J,Phys.D:Appl.Phys.. 32(15). 1908-1915 (1999)
• [文献書誌] Sato,M: "Characteristics of active species and removal of organic compound by a pulsed corona discharge in water"J.Adv.Oxid.Technol.. 4(3). 339-342 (1999)
• [文献書誌] 孫氷: "高電圧水中パルス放電による活性種の生成特性"化学工学論文集. 25(6). 827-831 (1999)
• [文献書誌] Sun,B: "Oxidative processes occurring when pulsed high voltage discharges degrade phenol in aqueous solution"Environ.Sci.&Technol. 34(3). 509-513 (2000)
• [文献書誌] Sato,M: "Pulsed discharge in water through pin hole of insulating plate"Electrostatics'99(Cambridge). 37-40 (1999)
• [文献書誌] Sato,M: "Degradation of phenol in water by high voltage pulsed discharge in th presence of hydrgen peroxide"The Fifth Int. Conf. on AOT(Albuquerque). 67-68 (1999)